柯南并沒有從步美找到的照片中發現重要的線索，便將破案的關鍵再次鎖定日記，仔細反復查看之后，柯南發現了其中的端倪，于是，他再次來到琴房確認自己的發現，沒想到步美等人放在門口的背包不翼而飛，而且大家還注意到了鋼琴旁邊凳子的變化，一切如柯南所料，他讓步美、元太和光彥等人高唱歡快的歌曲，果然將躲在黑暗中悄悄觀察他們的人揪了出來。

小五郎曾抓捕過的殺人犯富樫文孝，在假釋的第二天再次因為殺人被抓進了警局，小五郎深信決定重現做人的他不會再做出這種殺人的事情，便在偵訊室里勸導他說出真相，可是富樫卻一直保持沉默。另一方面，柯南和高木警官再次來到案發現場進行調查，根據目擊者的證詞以及附近便利店的監視影像，柯南發現事情的真相并非那么簡單，因為案發現場除了富樫還有另外一個人。

柯南和服部等人得知了犬伏家兄妹幾人改名的事情，而在和葉子和小蘭的閑聊中服部和柯南領悟到了魔犬的秘密正在這時裟臣婆婆卻突然倒下。而在小蘭和葉子的提示下小五郎推理出幸姬變是此次事件的犯人。而當眾人來到小屋里尋找幸姬的時候，魔犬卻突然出現！但當魔犬撲過來時眾人發現魔犬其實只是小狗，而服部和柯南也揭露了犯人的真面目。

阿笠博士帶著少年偵探團一起去參觀西田在家里建造的水族館時，遇到了旅行回來的西田的學生井村，他們用備用鑰匙進了房子，沒想到光彥和元太竟然在廁所的浴缸里發現了西田的尸體，柯南注意到了死者脖子上的針孔、手指上的粘著劑、關閉的浴室電燈，并且還在步美的提醒下看到了水族箱里死去的蝦，這種種跡象表明西田是被人蓄意謀殺的，可是警察確認為這是意外事件，就在他們準備結案時，柯南說出了真相！

來到倫敦的柯南不小心以新一的身份向小蘭暴露在倫敦的事實，而此時柯南喝下了回國用的解毒劑暫時以新一的身份出現！在繼續調查的過程中小蘭從以前新一說過的話中得到啟發發現了人偶的秘密。而之后通過與新一電話中發現了更多的線索。這時小蘭和小五郎碰到了米奈芭小姐，在米奈芭和弟弟阿波羅的協助下小蘭留在教堂的紙片，而上面寫著的就是接下來的線索。